工业5G终端设备开发报告

工业互联网产业联盟（AII） 2025年4月 声明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟联系电话：010-62305887邮箱：aii@caict.ac.cn 编写说明 当前，我国“5G+工业互联网”发展不断提档升级，应用覆盖装备制造、石化化工、建材、纺织等多个国民经济重点行业。工业5G终端设备作为5G技术与工业感知层融合的关键，在工业互联网基础设施改造和5G应用创新落地中都发挥着重要作用。 目前，5GCPE、5G工业网关、5G工业DTU、5G工业摄像头、5G工业机器人等一批产品相继涌现，产业整体供给能力不断提升，但仍存在供给不适配、供需不匹配等问题，出现“供给侧市场品类多、应用侧一网关难求”“实验室测试性能好、现场适配场景调试难”等情况。部分终端（CPE等）的性能描述不规范，对市场采购和应用也带来一定困扰。为了摸排当前我国“5G+工业互联网”终端设备发展情况，补齐终端设备供给短板，推动“5G+工业互联网”成熟落地与规模化应用，中国信息通信研究院技术与标准研究所联合产业界企业编写了《工业5G终端设备发展报告》。 本报告围绕工业5G终端设备，深度梳理了当前的发展状况，整合提炼了可行的应用分类，分析介绍了关键的通信机制，挖掘定位了面临的痛点挑战，并提出了未来发展建议及展望。 起草单位： 中国信息通信研究院技术与标准研究所陈敏、于青民、李宗祥、朱璎、管子健、黄颖、臧磊、段世惠、闫霞机械工业仪器仪表综合技术经济研究所郑秋平、韩丹涛、王振中国电信股份有限公司研究院李露文、刘兆元、陈嘉跃中国科学院自动化研究所吕宜生、徐延才中国联合网络通信有限公司南京市分公司董明、徐成杰、蒋海涛、吴月、陈硕南京埃斯顿自动化股份有限公司张禹、吕健、臧家炜中国工业互联网研究院标准化技术研究所刘翼如、历明、叶欧海中兴通讯股份有限公司赵孝武、李燕、辛毅中电科普天科技股份有限公司张振、梁晖、曾军紫光展锐(上海)科技有限公司潘振岗、夏彦龙、张伟强联发博动科技（北京）有限公司陈雪静、李娅深圳艾灵网络有限公司俞一帆、刘旸、丁颖哲中国联合网络通信有限公司黑龙江省分公司张笑泳、高鹏飞、董建联通（广东）产业互联网有限公司王非、林果果、陈静雯中讯邮电咨询设计院有限公司王飞、徐滨阳、陈礼波北京智芯微电子科技有限公司赵旭、宋波、谢海燕芯讯通无线科技（上海）有限公司杨涛、原舒、李鹏程北京启明星辰信息安全技术有限公司王敏、王炳焱深圳市三旺通信股份有限公司熊伟、邓顺义、高一颠摩莎科技（上海）有限公司张杰、王梦倩、王峻星广州广哈通信股份有限公司王勇、张聚明、邱涛 目录 一、发展情况.............................................................................................1（一）“5G+工业互联网”发展背景..................................................1（二）工业5G终端设备发展现状.................................................2二、工业5G终端设备基本分类..............................................................4（一）通用通信类工业5G终端设备.............................................5（二）行业应用类工业5G终端设备.............................................6三、工业5G终端设备通信机制............................................................13（一）工业5G终端设备基本架构...............................................13（二）工业5G终端设备的通信能力...........................................16（三）工业5G终端设备的纳管及网络质量探针.......................22四、工业5G终端设备发展面临的痛点、建议及展望.......................24（一）痛点挑战...............................................................................25（二）发展建议...............................................................................26（三）未来展望...............................................................................27附件：应用侧对工业5G终端设备的通信需求...................................29 一、发展情况 （一）“5G+工业互联网”发展背景 我国高度重视5G与工业互联网的融合创新发展，先后出台多项政策进行指引。2019年11月，工业和信息化部（以下简称“工信部”）出台《“5G+工业互联网”512工程推进方案》，从突破关键技术能力、提升产业支撑能力、打造“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、形成至少20大典型工业应用场景等方面进行整体布局。2022年8月，工信部印发《5G全连接工厂建设指南》，提出面向制造业、采矿、港口等重点行业领域，建成1000个工厂，打造100个标杆工厂，从基础设施建设、厂区现场升级、关键环节应用、网络安全防护四方面进行指引，推动5G融合应用纵深发展。2023年11月，工信部出台《“5G+工业互联网”融合应用先导区试点工作规则（暂行）》、《“5G+工业互联网”融合应用先导区试点建设指南》，通过加大政策支持力度、夯实基础设施建设、推进融合应用创新、培育壮大产业生态、强化公共服务能力等举措带动产业集群发展。2024年12月，工信部印发《打造“5G+工业互联网”512工程升级版实施方案》，通过升级网络设施、技术产品、融合应用、产业生态、公共服务五大方面能力，引导新阶段“5G+工业互联网”高质量发展。 在政策持续引导下，工业5G终端设备迎来良好发展机遇。《5G全连接工厂建设指南》提出，对具有移动部署、灵活作业、远程操控等需求设备，积极使用带有5G功能的芯片、模组、传感器等进行改造。《“5G+工业互联网”融合应用先导区试点建设指南》设置“打造产业供给能力”的重点任务，提出推动5G与工业设备双向适配，加快相关融合产品研发、生产和应用，推进具备5G通信能力的融合工业设备产业化发展，探索形成从产品、解决方案到系统集成服务的全产业 链供应能力，服务产业发展。2024年4月，工信部等七部门出台的《推动工业领域设备更新实施方案》提出，推动人工智能、第五代移动通信（5G）、边缘计算等新技术在制造环节深度应用。《打造“5G+工业互联网”512工程升级版实施方案》提出，加快5G与工业装备融合，打造一批“小快轻准”工业5G终端设备，增强产品供给。在“5G+工业互联网”建设中，工业5G终端设备发挥重要作用，工业5G终端设备通过5G网络高速、低时延传输工厂现场设备与平台系统、工业设备之间等的数据和指令，实现工厂的数据采集、远程控制、视频监控、移动巡检等功能。 （二）工业5G终端设备发展现状 应用方面，多个工业园区、车间现场已部署5G网络，并逐步涌现出一批面向工业场景的5G终端设备。5G工业网关、工业级5GCPE被广泛应用到工厂的5G化改造中，5GAGV/AMR、5GAR眼镜、5G机器人等通用性较强终端设备已用于现场辅助装配、厂区智能物流、无人智能巡检等多个工业场景，5G阀岛、5G总线IO、5G掘进机等用于特定场景的新品类不断出现。目前，工业现场的5G终端设备仍以视频监控和数据采集为主，由于改造需要时间、替换代价较高等原因，工业5G终端设备还未深入核心生产领域，部分应用还未在工业现场普及或规模化推广。 标准方面，目前尚未有工业5G终端设备的标准发布，处于起步编制阶段。TC124（全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会）正在组织制定面向工业5G终端的《工业5G终端通用技术要求及测试方法》国标；CCSA（中国通信标准化协会）开始制定面向行业的工业5G终端设备标准，主要包括《面向电力行业的5G+工业互联网终端设备技术要求和测试》、《面向矿山领域的5G+工业互联网 井下终端设备技术要求》、《面向远程控制场景的5G工业网关技术要求》、《5G行业网关通用技术要求》、《面向智能物流仓储领域的终端设备5G通信技术要求》等。 产品方面，工业级5G网关、CPE和路由器发展较快。根据GSA数据，全球工业级5GCPE/路由器/网关的款式数量持续攀升，如图1所示，从2020年的26款增加至2023年的179款。我国5G工业网关/CPE厂家积极推出多种类型产品，与国外厂家相比具有一定优势。目前，我国的华为、中兴通讯、宏电科技、厦门四信、中微普业、计讯物联等，以及国外的西门子、Peplink、Cradlepoint、Telit、Sierrawireless等大中小企业推出了多款5G工业网关，部分产品具备5GLAN、URLLC现场级低时延、智能计算分析等能力。目前我国厂家生产的工业级5GCPE/路由器/网关产品款式占到全球46%，占比领先欧美等发达国家。随着“5G+工业互联网”的发展，5GAGV/AMR、头盔式5G工业终端、5G机器人等用于多个行业的终端设备不断涌现，被用于多个5G工厂建设，存在巨大的市场潜力。 二、工业5G终端设备基本分类 工业5G终端设备可分为通用通信类终端设备和行业应用类终端设备两大类。其中，通用通信类终端设备主要包括下图连接方式1、2中的5GCPE、路由器、DTU和工业网关；行业应用类终端设备主要以内嵌5G芯片/模组、具备5G直接通信能力的工业终端设备为主，对应连接方式3，也有少量对体积不敏感的工业终端设备（如5G无人天车）直接集成5G工业网关，实现快速5G化升级改造。 工业5G终端设备的主要接入方式如下图所示： 连接方式1：通过5G数据终端（主要包括5GDTU、5GCPE和5G路由器）实现5G移动信号和有线信号、无线WIFI信号等之间的转换，进而接入现有工业设备。该种接入方式对现有工业网络改动最小，相当于在工业网关后将原有有线传输替换成5G无线传输方式，是目前众多示范项目普遍采用的模式。 连接方式2：将传统工业网关替换成内置5G模组的5G工业网关，从而实现5G移动信号和工业现场装备协议之间的转换。该种方 式相当于用支持5G联网能力的工业网关替代原有的固定连接方式的工业网关，5G技术进一步向工业现场网络渗透。 连接方式3：PLC等工业控制器、机械臂等工业设备内嵌5G芯片/模组，具备5G通信能力，直接接入5G网络。该种方式5G直接对接工业设备的网络需求，形成对现有工业网络形态的补充。 （一）通用通信类工业5G终端设备 通用通信类工业5G终端设备的核心功能是通过5G网络传输工业设备与云平台/服务器/控制器之间的数据和指令，同时满足在工业高温、高湿等恶劣环境下部署要求，在此基础上，根据不同的使用需求和产品形态，增加路由、数据采集、协议转换、边缘计算等不同功能